Τα τέσσερα μέλη του πληρώματος της Inspiration4, της πρώτης αποκλειστικά μη στρατιωτικής διαστημικής αποστολής, έγιναν γενετικά νεότερα κατά τη διάρκεια του χρόνου τους στο διάστημα, σύμφωνα με μια μελέτη. Όμως τα αποτελέσματα δεν κράτησαν πολύ. Οι επιστήμονες προσπαθούν τώρα να καταλάβουν πώς το διαστημικό περιβάλλον επηρεάζει το ανθρώπινο DNA.
Τα μέλη του πληρώματος Inspiration4 είχαν ένα πολυάσχολο πρόγραμμα κατά τη διάρκεια του τριήμερου ταξιδιού τους στο διάστημα τον Σεπτέμβριο του 2021. Αντί απλώς να επιπλέουν στη μηδενική βαρύτητα και να απολαμβάνουν τη συναρπαστική θέα από την τροποποιημένη διαστημική κάψουλα Crew Dragon Resilience, έκαναν τα σώματά τους διαθέσιμα στην επιστήμη.
Η Hayley Arceneaux, η επικεφαλής ιατρός της αποστολής και μια εκπαιδευμένη βοηθός ιατρού, ήταν απασχολημένη με τη συλλογή δειγμάτων αίματος και επιχρισμάτων δέρματος από την ίδια και τα μέλη του πληρώματος της κατά τη διάρκεια της χρονικής τροχιάς. Την επιστροφή τους στη Γη ακολούθησε μια σειρά δοκιμών που συνεχίστηκαν για αρκετούς μήνες μετά.
Τα αποτελέσματα αυτών των πειραμάτων δημοσιεύτηκαν την Τρίτη 11 Ιουνίου σε τρία επιστημονικά άρθρα στα περιοδικά Nature και Nature Communications. Οι δοκιμές έδειξαν ότι το διαστημικό περιβάλλον έχει γρήγορες και βαθιές επιπτώσεις στο ανθρώπινο σώμα, οι οποίες μπορούν να ανιχνευθούν χρησιμοποιώντας δείκτες στο αίμα μετά από λίγες μόνο ώρες σε τροχιά.
Η NASA, η JAXA και η Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία έχουν πραγματοποιήσει στο παρελθόν παρόμοια πειράματα με αστροναύτες κατά τη διάρκεια μακροχρόνιων παραμονών στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, αλλά η αποστολή Inspiration4 έδωσε στους επιστήμονες την ευκαιρία να μελετήσουν τα πρώτα στάδια αυτών των διαστημικών διαδικασιών στο ανθρώπινο σώμα.
Σχετίζεται με: Inspiration4: Η πρώτη αμιγώς πολιτική διαστημική πτήση με το SpaceX Dragon
Τα καλύμματα των χρωμοσωμάτων γίνονται μακρύτερα
“Φτάνουμε στο σημείο όπου μπορούμε σχεδόν να μετρήσουμε την έκθεση του σώματος στο διάστημα”, δήλωσε ο Chris Mason, καθηγητής γονιδιωματικής, φυσιολογίας και βιοφυσικής στο Weill Cornell Medicine και μέλος του επιστημονικού συμβουλευτικού συμβουλίου της εταιρείας βιοτεχνολογίας Seer. του οποίου ο πρωτεογράφος ανέλυε τα δεδομένα χρησιμοποιήθηκε σε συνέντευξη στο Space.com. «Ήταν στο διάστημα μόνο για λίγες μέρες, αλλά μπορούσαμε ήδη να δούμε πρώιμα σημάδια έκθεσης στο διάστημα στο σώμα, συμπεριλαμβανομένων των πρωτεϊνικών αλλαγών και των αλλαγών στη γονιδιακή έκφραση».
Για παράδειγμα, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι δείκτες που υποδεικνύουν τη γήρανση του DNA μειώθηκαν στο διάστημα, κάνοντας το DNA των μελών του πληρώματος να φαίνεται νεότερο και πιο υγιές. Αυτοί οι δείκτες, γνωστοί ως τελομερή, είναι καλύμματα που προστατεύουν τα χρωμοσώματα, τα οποία είναι γνωστό ότι γίνονται κοντύτερα με την ηλικία και λόγω περιβαλλοντικών παραγόντων και στρες.
Στους συμμετέχοντες στο Inspiration4, ωστόσο, τα τελομερή επιμηκύνθηκαν κατά τη διάρκεια της διαστημικής αποστολής. Οι επιστήμονες είχαν παρατηρήσει προηγουμένως την επιμήκυνση των τελομερών στον αστροναύτη της NASA, Σκοτ Κέλι, ενώ μελετούσαν τα αποτελέσματα της παραμονής του σε τροχιά για ένα χρόνο το 2015 στο σώμα του. Τα αποτελέσματα ήταν εκπληκτικά ακόμη και τότε, καθώς οι ερευνητές περίμεναν το αντίθετο λόγω του υψηλού στρες στο οποίο εκτίθεται ο οργανισμός στο διάστημα.
Οι επιστήμονες λένε ότι ήταν ακόμη πιο απροσδόκητο να δούμε αυτά τα αποτελέσματα στα μέλη του πληρώματος Inspiration4 μετά από λίγες μόνο ημέρες στο διάστημα.
«Βρήκαμε επιμήκυνση των τελομερών και στα τέσσερα μέλη του πληρώματος», δήλωσε η Σούζαν Μπέιλι, καθηγήτρια βιολογίας και ογκολογίας ακτινοβολικού καρκίνου στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο του Κολοράντο που ηγήθηκε της έρευνας, σε συνέντευξη Τύπου που ανακοίνωσε τα αποτελέσματα τη Δευτέρα, 10 Ιουνίου. «Αυτό είναι ένα πραγματικά αξιοσημείωτο εύρημα από πολλές απόψεις και μας βοηθά να ενισχύσουμε τα ευρήματά μας».
Οι ερευνητές υποθέτουν ότι η επιμήκυνση των τελομερών προκαλείται ως προστατευτική αντίδραση από την υψηλότερη ακτινοβολία στο διάστημα. Παρόμοια αποτελέσματα έχουν μετρηθεί σε ορειβάτες αφού ανέβηκαν στις ψηλότερες κορυφές του κόσμου.
«Πιστεύουμε ότι είναι το ισοδύναμο DNA του hormesis», δήλωσε ο Mason, ο κύριος συγγραφέας δύο μελετών. “Είναι το αποτέλεσμα που βλέπουμε όταν ασκείς πίεση στο σώμα, για παράδειγμα στο γυμναστήριο. Οι μύες πονάνε, αλλά το σώμα ανταποκρίνεται χτίζοντας δύναμη.”
Ωστόσο, υπάρχει ένα πιάσιμο, λέει ο Bailey. Μετά την επιστροφή των αστροναυτών στη Γη, τα τελομερή συρρικνώνονται σχεδόν αμέσως, γίνονται μικρότερα από ό,τι πριν από τη διαστημική πτήση. Οι ερευνητές, είπε ο Bailey, δεν έχουν καταλάβει ακόμη τι προκαλεί τη βράχυνση, αλλά ελπίζουν ότι μπορούν να ελέγξουν την απόκριση στο μέλλον.
«Χρειάζονται αρκετοί μήνες για να ανακάμψουν τα τελομερή», είπε ο Bailey. “Αυτό είναι ένα από εκείνα τα πράγματα που δεν θα επιστρέψουν ποτέ όπως ήταν στην αρχή. Πιστεύουμε ότι υπάρχει μια πραγματική ευκαιρία να σκεφτούμε τις μακροπρόθεσμες συνέπειες για την υγεία των αστροναυτών όταν επιστρέψουν στη Γη και πώς τις αντιμετωπίζουμε”. Μπορούμε να παρακολουθούμε καλύτερα και να βελτιώνουμε τις συνέπειες».
Η βράχυνση των προστατευτικών τελομερών οδηγεί σε βλάβη του DNA και κάνει το άτομο ευάλωτο σε μια σειρά από ασθένειες όπως ο καρκίνος, οι καρδιακές παθήσεις ή η ανοσολογική ανεπάρκεια. Ωστόσο, η έρευνα δείχνει ότι υγιεινή διατροφή και πρακτικές αποκατάστασης όπως ο διαλογισμός μπορεί να βοηθήσει στην αποκατάσταση αυτών των χρωμοσωμάτων.
Ακριβώς όπως οι αστροναύτες σε αποστολές μεγάλης διάρκειας, τα σώματα των μελών του πληρώματος Inspiration4 παρουσίασαν άλλα σημάδια γήρανσης κατά τη διάρκεια των διαστημικών πτήσεων, συμπεριλαμβανομένων αυξημένων δεικτών απώλειας οστών και μυών και εγκεφαλικού στρες. Ωστόσο, αυτά τα επίπεδα επέστρεψαν στα επίπεδα πριν από την πτήση μέσα σε έξι μήνες. Τα μέλη του πληρώματος Inspiration4, Hayley Arceneaux και Chris Sembroski, που παρακολούθησαν τη συνάντηση, δεν φάνηκαν να μετανιώνουν για την απώλεια των τελομερών τους λόγω της διαστημικής τους πτήσης.
«Ήμουν τόσο χαρούμενος που μπόρεσα να συνεισφέρω στην επιστήμη και ξέρω ότι ήταν πολύ σημαντικό για όλα τα μέλη του πληρώματος μας», είπε ο Arceneaux.
Ο Sembroski πρόσθεσε: «Είναι πραγματικά τιμή και ταπεινό να είμαι μέρος αυτής της μελέτης. Δεν νομίζω ότι κανένα από τα μέλη του πληρώματος μας κατάλαβε πραγματικά το πλήρες δυναμικό αυτής της αποστολής, αλλά ήταν απίστευτο να δούμε τον αντίκτυπο που είχε».
Η μελέτη διαπίστωσε επίσης ότι οι γυναίκες μέλη του πληρώματος Arceneaux και η γεωλόγος Sian Proctor ανέκαμψαν πιο γρήγορα από τη διαστημική πτήση και τα περισσότερα από τα επίπεδα υγείας τους επανήλθαν στα προ της πτήσης επίπεδα πιο γρήγορα από αυτά των ανδρών συναδέλφων τους Sembroski και του διοικητή της αποστολής και ευεργέτη Jared Isaacman. Τα αποτελέσματα επιβεβαιώνουν τις παρατηρήσεις γυναικών αστροναυτών της NASA και υποδηλώνουν ότι τα γυναικεία σώματα μπορεί να είναι καλύτερα κατάλληλα για να αντέχουν τις πιέσεις των διαστημικών πτήσεων.
Τα δεδομένα θα αποτελούν μέρος ενός αρχείου ανοιχτής πρόσβασης βιολογικών δεδομένων αστροναυτών, του Space Omics and Medical Atlas (SOMA), που δημοσιεύεται επίσης ως μέρος του πακέτου Nature. Ο Άτλας περιέχει δεδομένα από διαστημικές αποστολές μεγάλης διάρκειας από τη NASA, την JAXA και την ESA και είναι η πρώτη πηγή του είδους που επιτρέπει στους ερευνητές να συγκρίνουν και να διερευνήσουν τις πολλές βιολογικές, φυσιολογικές και γενετικές αλλαγές που μπορούν να συμβούν στον άνθρωπο κατά τη διάρκεια της διαστημικής πτήσης.
Οι ερευνητές ελπίζουν ότι στο μέλλον η βάση δεδομένων θα τους επιτρέψει όχι μόνο να επιλέξουν ανθρώπους που ταιριάζουν γενετικά καλύτερα στις δυσκολίες του διαστημικού ταξιδιού, αλλά και να αναπτύξουν στρατηγικές για να βελτιώσουν τις προοπτικές για εκείνους που είναι λιγότερο κατάλληλοι.
«Θέλουμε να χρησιμοποιήσουμε αυτά τα δεδομένα για να προβλέψουμε πώς οι άνθρωποι ανταποκρίνονται στο διάστημα σε φυσιολογικό και μοριακό επίπεδο», είπε ο Mason. «Τελικά, θέλουμε να βρούμε τρόπους να ενισχύσουμε την ανταπόκρισή τους, να στοχεύσουμε κάποιες από τις αλλαγές με ένα φάρμακο και να τους βοηθήσουμε ώστε να μην αποκλείσουμε κανέναν από το ταξίδι στο διάστημα».
ΠΑΡΟΜΟΙΕΣ ΑΝΑΡΤΗΣΕΙΣ:
— Η αποστολή Inspiration4 του SpaceX μόλις εγκαινίασε μια νέα εποχή ιδιωτικών διαστημικών ταξιδιών
— Η Hayley Arceneaux του Inspiration4 θα είναι η νεότερη Αμερικανίδα στο διάστημα και η πρώτη διαστημική μύγα με πρόσθεση
— Το ιδιωτικό πλήρωμα Inspiration4 του SpaceX επιστρέφει στη Γη με μια ιστορική κατάρρευση στα ανοικτά των ακτών της Φλόριντα
Ο Mason δημοσίευσε ένα βιβλίο το 2021 με τίτλο «The Next 500 Years: Engineering Life to Reach New Worlds», στο οποίο υποστηρίζει τη γενετική τροποποίηση των ανθρώπων ώστε να είναι πιο κατάλληλοι για την εξερεύνηση και τον αποικισμό του ηλιακού συστήματος. Παραδέχεται ότι η τρέχουσα γνώση δεν επαρκεί για να προσπαθήσει να χειριστεί το γονιδίωμα των αστροναυτών.
«Πιθανώς χρειαζόμαστε άλλα 20 χρόνια δεδομένων πριν σκεφτώ ότι έχουμε μια καλή εικασία για το τι πρέπει να κάνουμε», είπε ο Mason. «Αλλά αυτή είναι η αρχή της χαρτογράφησης των αλλαγών που θέλουμε να κάνουμε, πάνω στα οποία χτίζουμε νέα φάρμακα και τι θα μπορούσαμε να κάνουμε μια μέρα».
Η έρευνα θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει τους ιατρικούς επιστήμονες στη Γη να βρουν θεραπείες για γενετικές ασθένειες που καταστρέφουν τις ζωές εκατομμυρίων παιδιών σε όλο τον κόσμο και για τις οποίες δεν υπάρχει επί του παρόντος θεραπεία.
Μπορείτε να βρείτε τις τρεις μελέτες στο περιοδικό Nature σχετικά με αυτές τις γενετικές αλλαγές που προκαλούνται από τα διαστημικά ταξίδια Εδώ, Εδώ Και Εδώ.